211service.com
Efektivnější a levnější solární články
Startup 1366 Technologies z Lexingtonu, MA, oznámil vylepšení konvenční výroby solárních článků, které by mohly výrazně zvýšit účinnost multikrystalických křemíkových článků a snížit náklady na solární energii o přibližně 20 procent.
Světelná past: Přicházející světlo se odráží od drážek ve stříbrném pruhu a je směrováno podél skleněného krytu. Toto světlo, které se obvykle ztrácí, pak může být absorbováno solárním článkem. Drážkovaný pás je jedním ze tří vylepšení, která by mohla výrazně snížit náklady na výrobu solární energie.
Takové snížení nákladů by učinilo solární energii konkurenceschopnější s konvenčními zdroji elektřiny. Ve slunečném prostředí by to mohlo snížit náklady na solární energii na přibližně 15 nebo 16 centů za kilowatthodinu, říká Craig Lund, ředitel rozvoje podnikání společnosti 1366 Technologies. To je levnější než některé konvenční zdroje elektřiny, zejména ty, které se používají v době špičky poptávky po elektřině.
Společnost 1366 Technologies vyvinula tři procesy, které lze začlenit do stávajících výrobních linek solárních článků pro zlepšení účinnosti článků. Ukázalo se, že tyto technologie lze použít k výrobě multikrystalických solárních článků, které jsou 18 procent účinné při přeměně slunečního záření na elektřinu. Současný průmyslový standard pro takové solární články je 15 až 16 procent, podle Joonki Song, partnera Photon Consulting se sídlem v Bostonu, MA, i když vyšší účinnost bylo nahlášeno . Společnost demonstrovala nové technologie již dříve, ale pouze s velmi malými experimentálními solárními články v laboratoři. Nyní vyrábí solární články plné velikosti pomocí typu zařízení používaného ve velkovýrobě.
Klíčem k technologiím startupu však není efektivita, které je dosaženo, ale to, jak málo tato efektivita stojí. Lund říká, že nové procesy zvyšují náklady na výrobu solárních článků pouze o několik centů na watt, ale tato investice vede k mnohem větším úsporám nákladů na konečném produktu. Zlepšení množství energie, kterou každý solární článek generuje, snižuje náklady na materiál, náklady na výrobu solárních modulů (při nichž jsou články sestavovány do solárních panelů) a náklady na instalaci. Lund říká, že náklady na instalovaný solární panel se nakonec sníží o 50 až 80 centů za watt.
Multimédia
Podívejte se na podrobnou ukázku, jak zefektivnit solární články.
Podívejte se, jak se sluneční záření za posledních 30 let změnilo a kam směřuje.
Nové procesy, které vynalezl Emanuel Sachs, technologický ředitel společnosti a profesor strojního inženýrství na MIT, všechny zvyšují množství světla, které mohou solární články absorbovat.
V normálním křemíkovém solárním článku si elektrony generované v křemíku musí prorazit cestu ven z materiálu, aby vytvořily elektrický proud, putující nejprve do horní vrstvy křemíku a poté podél této vrstvy k úzkým stříbrným čarám nazývaným prsty. Prsty pak vedou elektrony k přípojnicím, dvěma nebo třem výrazným stříbrným pásům, které jsou vidět na povrchu většiny křemíkových solárních článků. Tyto pásy stíní křemík pod nimi a snižují množství světla, které mohou buňky absorbovat.
První nový proces vyvinutý společností 1366 Technologies vyrábí drážkované přípojnice, které zabraňují odrážení světla od solárního panelu. Místo toho drážky způsobují přesměrování světla podél skla na vrcholu solárních panelů. Toto světlo pak může být absorbováno nezastíněnými oblastmi solárního článku.
Druhý proces zlepšuje elektrony vodivé prsty buňky. Přestože jsou tyto stříbrné linky mnohem užší než přípojnice, na solárním článku je jich mnohem více a společně zastiňují značnou část křemíku. Společnost Sachs vyvinula postup pro výrobu mnohem užších čar bez obětování jejich vodivosti. Namísto použití konvenční technologie sítotisku jeho proces zahrnuje leptání žlabů do povrchu křemíku a ukládání částic stříbra do žlabů. Kov se pak k těmto částicím přidává galvanickým pokovováním, aby se vytvořily prsty. Žlab udržuje čáry úzké, ale umožňuje, aby stříbro bylo naskládáno relativně vysoko, přičemž je zachována vodivost. Přípojnice a prsty obvykle zastiňují 9 procent povrchu buňky, říká 1366 Technologies, ale s novými procesy společnosti lze toto zastínění snížit na 2 procenta. Jiní vyvinuli techniky pro snížení stínování, ale ty byly drahé.
Třetí proces snižuje množství světla odraženého od povrchu křemíku článku texturováním jeho povrchu. Toto je přístup, který zvolili jiní, ale texturování se provádí ve velmi pravidelném vzoru, který vytváří menší plochu než jiné přístupy. Povrchová plocha je u solárních článků problém, protože elektrony jsou často zachyceny na povrchu materiálů, říká Sachs.
Protože procesy 1366 Technologies lze začlenit do stávajících výrobních linek, mohli by je rychle a levně převzít výrobci solárních článků, říká Sachs. Společnost pracuje na dalším snížení šířky stříbrných prstů a zlepšení texturování s cílem dosáhnout účinnosti 19 procent.